JP2015144534A - 直流電圧変換装置およびｄｃ−ｄｃコンバータ - Google Patents

Abstract

【課題】並列接続されるＤＣＤＣコンバータの各寿命を均等化すること。【解決手段】本発明の直流電圧変換装置１は、直流電源の電圧を異なる電圧に変換する２つのＤＣＤＣコンバータ３，４が並列に接続される。そして、マスタ側のＤＣＤＣコンバータ３は、出力電圧がスレーブ側のＤＣＤＣコンバータ４の出力電圧よりも高く設定されると共に、負荷消費電流平均値のほぼ半分の電流値であり最大許容電流値よりも小さい電流値が電流制限値として設定される構成とする。【選択図】図１

Description

本発明は、直流電圧変換装置およびＤＣ−ＤＣコンバータに関する。

自動車では、一般的に、直流電源としては、１２Ｖまたは２４Ｖの電圧のバッテリが用いられている一方で、電源電圧が数百ボルトの電圧のハイブリット自動車の走行用のバッテリも用いられている。ここで、自動車の電装部品や補機等は、様々な電圧で動作するため、バッテリの直流電圧を様々な電圧に変換する必要があるが、バッテリの直流電圧を様々な電圧に変換するために、ＤＣ−ＤＣコンバータが用いられる。

たとえば、特許文献１では、大きな電流を得易くするために、複数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列に接続して用いている。以下の説明では、説明を分かり易くするために、複数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列に接続して直流電圧を変換する装置を直流電圧変換装置と称する。

特開２００３−２３５２５２号公報

ところで、比較的小型の自動車に使用されるＤＣ−ＤＣコンバータを、大型の自動車用として用いる場合、その容量が不足してしまう。そのため、大型の自動車用としては、複数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列接続して使用することが考えられる。そのようにＤＣ−ＤＣコンバータを複数並列に接続して使用する場合、全てのＤＣ−ＤＣコンバータが同時に起動すれば、複数のＤＣ−ＤＣコンバータの負荷は均等になり、その場合には、複数の各ＤＣ−ＤＣコンバータの寿命も均等になる。

しかしながら、実際には、同一の製品であっても個々のＤＣ−ＤＣコンバータには、若干ながら出力電圧のバラツキがある。このとき、複数並列接続されたＤＣ−ＤＣコンバータのうち、出力電圧が最も高いＤＣ−ＤＣコンバータが最初に起動する。そして、出力電圧が最も高いＤＣ−ＤＣコンバータが最大許容電流に達したときに、２番目に出力電圧が高いＤＣ−ＤＣコンバータが起動する。このようにして、並列に接続された複数のＤＣ−ＤＣコンバータは、出力電圧にバラツキを有するため同時に起動することはない。

以上のように、出力電圧が最も高いＤＣ−ＤＣコンバータが常に最初に起動することになる。そのため、最初に起動するＤＣ−ＤＣコンバータの寿命は、他のＤＣ−ＤＣコンバータの寿命よりも短くなる。したがって、最初に起動するＤＣ−ＤＣコンバータの寿命がそのまま直流電圧変換装置の寿命になり、その結果、他の大多数のＤＣ−ＤＣコンバータは、十分に使用できるにも係わらず、直流電圧変換装置の交換が必要になる。

本発明は、このような背景の下に行われたものであって、並列接続される各ＤＣ−ＤＣコンバータの寿命を均等化することができる直流電圧変換装置およびＤＣ−ＤＣコンバータを提供することを目的とする。

本発明の第一の観点は、直流電圧変換装置である。本発明は、直流電源の電圧を異なる電圧に変換する複数のＤＣ−ＤＣコンバータが並列に接続されると共に負荷が消費する負荷消費電流を供給する直流電圧変換装置において、複数のＤＣ−ＤＣコンバータのうちのいずれかのＤＣ−ＤＣコンバータをスレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータとし、その他のＤＣ−ＤＣコンバータをマスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータとし、マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータは、出力電圧がスレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧よりも高く設定されると共に、負荷消費電流の平均である負荷消費電流平均値の半分の電流値であり予め設定された最大許容電流値よりも小さい電流値が電流制限値として設定されるものである。

さらに、マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータは、スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータからの信号に応じて電流制限値の設定を解除する電流制限解除手段を有し、スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータは、出力電流値が予め設定された最大許容電流値に達したときに、マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータの電流制限解除手段に対して電流制限値の設定を解除する信号を送出する信号送出手段を有することができる。

さらに、本発明の直流電圧変換装置は、負荷消費電流平均値を変更する手段を有することができる。

本発明の第二の観点は、マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータとしての観点である。本発明は、直流電源の電圧を異なる電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、出力電圧が自身よりも低く、自身に対して所定の信号を送出する他のＤＣ−ＤＣコンバータと並列接続され、負荷消費電流の平均である負荷消費電流平均値の半分の電流値であり予め設定された最大許容電流値よりも小さい電流値が電流制限値として設定され、他のＤＣ−ＤＣコンバータから送出される所定の信号を受信すると電流制限値の設定を解除する電流制限解除手段を有するものである。

本発明の第三の観点は、スレーブ側のＤＣ―ＤＣコンバータとしての観点である。本発明は、直流電源の電圧を異なる電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、出力電圧が自身よりも高く、自身が送出する信号を受信して電流制限値の設定を解除する他のＤＣ−ＤＣコンバータと並列接続され、出力電流値が予め設定された最大許容電流値に達したときに、他のＤＣ−ＤＣコンバータに対して電流制限値の設定を解除する信号を送出する信号送出手段を有するものである。

本発明によれば、並列接続される各ＤＣ−ＤＣコンバータの寿命を均等化することができる。

本発明の実施の形態に係る直流電圧変換装置のブロック構成図である。 図１の直流電圧変換装置の動作を説明するための負荷消費電流とＤＣ−ＤＣコンバータ出力電流との関係をスレーブ側の信号レベルの変化と共に示す図である。 図１の信号送出部の動作を示すフローチャートである。 比較例の直流電圧変換装置の動作を説明するための負荷消費電流とＤＣ−ＤＣコンバータ出力電流との関係を示す図である。 ３つのＤＣ−ＤＣコンバータを用いる実施の形態を説明する図であり、負荷消費電流とＤＣ−ＤＣコンバータ出力電流との関係をスレーブ側の信号レベルの変化と共に示す図である。

本発明の実施の形態に係る直流電圧変換装置１を図１〜図３を参照しながら説明する。

本実施の形態の直流電圧変換装置１は、たとえば不図示の自動車に搭載される。直流電源２は、たとえばハイブリット自動車の走行用のバッテリであり、その電圧は数百ボルトとなっている。また、負荷７は、たとえば自動車の電装部品や補機である。そして、直流電圧変換装置１は、数百ボルトの電圧を、たとえば２４ボルトや１２ボルトの電圧に変換するために用いられている。

直流電圧変換装置１は、図１に示すように、直流電源２の電圧を入力して異なる電圧に変換して出力する２つのＤＣ−ＤＣコンバータ３，４を有していて、それらＤＣ−ＤＣコンバータ３，４は、並列に接続されている。以下では、一方のＤＣ−ＤＣコンバータ３をマスタ側とし、他方のＤＣ−ＤＣコンバータ４をスレーブ側とする。なお、少なくともマスタ側となるＤＣ−ＤＣコンバータ３は、出力する電流を検出する電流検出部（不図示）を有し、電流検出部が検出する電流の値を監視しつつ、出力する電流を、スレーブ側となるＤＣ−ＤＣコンバータ４からの指示によって制限された電流値になるように制御する定電流制御部（不図示）を有する。

マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ３は、出力電圧がスレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電圧よりも高く設定されている。たとえば、マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力電圧の取り得る範囲を２４．１Ｖ（ボルト）〜２４．５Ｖとし、スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電圧の取り得る範囲を２３．８Ｖ〜２４．０Ｖとする。それにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ３，４の出力電圧が素子特性の部品のばらつき等によって変動しても必ずマスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力電圧は、スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電圧よりも高くなる。

また、マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ３は、後述する負荷消費電流平均値のほぼ半分の電流値であり最大許容電流値よりも小さい電流値が電流制限値として設定される。さらに、マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ３は、スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４からの信号に応じて電流制限値の設定を解除する電流制限解除部５を有する。

スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４は、出力電流値が予め設定された最大許容電流値に達したときに、マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ３の電流制限解除部５に対して電流制限値の設定を解除する信号を送出する信号送出部６を有する。

信号送出部６は、図２の下段に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電流値が最大許容電流値に達してから後述する最大許容電流値よりも低い所定の電流値に戻るまでの期間は信号の送出を続ける（すなわち信号レベルをＨｉｇｈにする。）。なお、図２は、負荷消費電流が流れ始めて徐々に増加する局面に対応する。

また、電流制限解除部５は、信号送出部６から送出されるトリガ信号を受信した後には、電流制限値の設定を解除する。一方、電流制限解除部５は、信号送出部６から電流制限値を設定し直す旨のトリガ信号を受信したときには、電流設定値の設定を有効とする。なお、かかる電流制限値を設定し直す旨のトリガ信号としては、たとえば、図２のＨｉｇｈの信号の立ち下がり部分が対応する。

ここで、上述の負荷消費電流とは、自動車の直流電源２の使用状態において、自動車の電装部品や補機が消費する電流の総量であり、負荷消費電流平均値とは、その負荷消費電流の平均値である。ここでは、通年の平均値を採用するが、平均値の設定方法については、自動車の使用状況に合わせて適切な設定方法を採用すればどのようであってもよい。

次に、直流電圧変換装置１の動作を図２を参照しながら説明する。図２は、横軸に、直流電圧変換装置１が搭載される自動車の負荷消費電流をとり、縦軸に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３，４の出力電流をとる。図２の実線のグラフは、マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力電流の変化を示し、図２の一点鎖線のグラフは、スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電流の変化を示す。また、図２の下段には、信号送出部６の送出する信号レベルをＨｉｇｈ（Ｈと記す。）またはＬｏｗ（Ｌと記す。）で示す。

負荷７となる自動車の電装部品や補機が作動を開始し、負荷消費電流が流れ始めると、スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４よりも出力電圧が高く設定されているマスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ３が電流の出力を開始する。このとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ３には、自動車の負荷消費電流平均値αの約半分の電流値（α／２）が電流制限値として設定されている。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ３に設定される電流制限値は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の最大許容電流値よりも低い電流値である。

負荷消費電流値がＤＣ−ＤＣコンバータ３の電流制限値（α／２）を超えると、ＤＣ−ＤＣコンバータ３のみでは負荷消費電流を出力できなくなる。そのため、スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４も電流の出力を開始する。すなわち、負荷消費電流値がＤＣ−ＤＣコンバータ３の電流制限値（α／２）を超えると、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力電流値とＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電流値とを加算した電流値が直流電圧変換装置１から負荷７に供給される。

負荷消費電流値が、マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ３の電流制限値（α／２）とスレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４の最大許容電流値とを加算した電流値に達すると、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の信号送出部６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の電流制限解除部５に対し、信号を送出する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３の電流制限解除部５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の信号送出部６からの信号を受信すると、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の電流制限値の設定を解除する。すると、マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ３が出力する電流値が最大許容電流値まで急激に上昇する。一方、スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４では、最大許容電流値からマスタ側電流制限値α／２付近まで急激に電流値を減少させる。

以降では、マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ３が最大許容電流値の出力を継続し、負荷消費電流値からＤＣ−ＤＣコンバータ３の最大許容電流値を減算した差分に相当する電流値をスレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４が出力する。これにより、最大で、マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ３の最大許容電流値とスレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４の最大許容電流値とを加算した電流値の電流が直流電圧変換部１から負荷７に供給される。

以上の説明は、負荷消費電流が徐々に増加する局面における動作についての説明であるが、続いて、いったん増加した負荷消費電流が徐々に減少する局面における動作について説明する。なお、ここではＤＣ−ＤＣコンバータ３，４の最大許容電流値は同じであるとする。

マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ３の最大許容電流値を超えて増加した負荷消費電流が徐々に減少を始める局面では、マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ３は、相変わらず最大許容電流値の出力を継続するが、スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電流は、負荷消費電流の減少と共に徐々に減少を始める。やがて、スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電流値がα／２未満になったとき、信号送出部６から電流制限解除部５への信号の送出を停止する。そのときの信号の立下りのエッジをトリガとして、マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ３は、出力電流値がα／２を超えないように電流制限を開始し、それに伴ってＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力電流値が電流制限値（α／２）まで急激に減少する。一方、スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電流値は、最大で最大許容電流値まで上昇するが、負荷消費電流の減少に伴ってＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電流値も減少する。このようにして、負荷消費電流が減少する局面では、図２に示す「マスタ側電流制限」と記した区間の状況に復帰する。なお、スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電流値がα／２未満になったときを信号送出部６から電流制限解除部５への信号の送出を停止する閾値としたが、制御のチャタリングが生じないように、α／２よりも一定のオフセットを設けることが好ましい。

次に、信号送出部６の動作を図３のフローチャートを参照しながら説明する。図３のフローチャートにおける「ＳＴＡＲＴ」の条件は、直流電圧変換装置１が起動しているという条件である。なお、図３のフローチャートにおいて、「ＳＴＡＲＴ」から「ＥＮＤ」までの処理は、１周期分の処理であり、処理が終了（ＥＮＤ）したときに、「ＳＴＡＲＴ」の条件が満たされていると、フローは、再び開始される。

ステップ１において、信号送出部６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電流が最大許容電流値に達したか否かを判定する。ステップ１において、最大許容電流値に達したと判定されると、処理は、ステップＳ２に進む。一方、ステップＳ１において、最大許容電流値に達していないと判定されると、処理は、ステップ１を繰り返す。

ステップＳ２において、信号送出部６は、信号送出部６から電流制限解除部５に対して信号を送出し、処理は、ステップＳ３に進む。

ステップ３において、信号送出部６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電流値がα／２未満か否かを判定する。ステップ３において、α／２未満と判定されると、処理は、ステップＳ４に進む。一方、ステップＳ３において、α／２以上であると判定されると、処理は、ステップ２に戻る。

ステップＳ４において、信号送出部６は、信号送出部６から電流制限解除部５に対する信号の送出を停止し、１周期分の処理を終了する（ＥＮＤ）。

なお、電流制限解除部５の動作については、単に、信号送出部６からの信号の有無に応じてＤＣ−ＤＣコンバータ３の電流制限のＯＮ／ＯＦＦを行うだけなので、フローチャートを用いた説明は省略する。

以上説明した直流電圧変換装置１の動作によれば、負荷消費電流が負荷消費電流平均値となるαのときに、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力電流値とＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電流値とが同じ電流値になる。すなわち、負荷消費電流が負荷消費電流平均値となるαのときに、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の負荷とＤＣ−ＤＣコンバータ４の負荷とが均等になる。

さらに、負荷消費電流値がα／２からαまでの区間では、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の負荷に対してＤＣ−ＤＣコンバータ４の負荷は小さく、負荷消費電流値がαからＤＣ−ＤＣコンバータ４が信号送出するまでの区間では、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の負荷に対してＤＣ−ＤＣコンバータの負荷は大きい。ここで、自動車の走行中の負荷消費電流の変動が負荷消費電流平均値αを中心に、α−β（≧α／２）以上α＋β（≦３α／２）以下の範囲でほぼ対称的に変動すると仮定すると、この場合もＤＣ−ＤＣコンバータ３の負荷とＤＣ−ＤＣコンバータ４の負荷は均等になる。

このようにして、負荷消費電流常用範囲のα−β以上α＋β以下の範囲ではＤＣ−ＤＣコンバータ３，４の負荷を均等化することで、ＤＣ−ＤＣコンバータ３，４の寿命を均等化することができる。それにより、直流電圧変換装置１の寿命を長寿命化することが可能となる。

その一方で、短時間に発生するＤＣ−ＤＣコンバータ３の電流制限値とＤＣ−ＤＣコンバータ４の最大許容電流値との合計を超えるような負荷消費電流については、従来どおりに、２つのＤＣ−ＤＣコンバータ３，４の最大許容電流の合計値になるまで対応することができる。なお、短時間に発生するＤＣ−ＤＣコンバータ３の電流制限値とＤＣ−ＤＣコンバータ４の最大許容電流値との合計を超えるような負荷消費電流とは、たとえば、冷凍車に搭載されている冷凍庫内の温度が上がり、冷凍庫内の温度を下げるために冷凍装置が作動すると共に他の補機も始動するような場合の如く、急激に大きな負荷消費電流が使用される場合である。

ここで、電力Ｐは、抵抗値をＲ、電流値をＩとすると、Ｐ＝ＲＩ²と表すことができ、電力Ｐは電流Ｉの二乗に比例する。かかる電力Ｐは、ＤＣ−ＤＣコンバータの寿命に影響する発熱量に換算できるので、出力電流をＤＣ−ＤＣコンバータ３，４で均等に分担して個々のＤＣ−ＤＣコンバータ３，４で出力電流値を低く抑えることで、直流電圧変換装置１の全体での寿命を伸ばすことが可能となる。

ところで、比較例として、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の電流制限解除部５を有さないＤＣ−ＤＣコンバータ３ａと、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の信号送出部６を有さないＤＣ−ＤＣコンバータ４ａとを並列接続した直流電圧変換装置１ａの動作状態について、図４に示す。図４の破線のグラフがＤＣ−ＤＣコンバータ３ａの出力電流を示すものであり、二点鎖線のグラフがＤＣ−ＤＣコンバータ４ａの出力電流を示すものである。

図４に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａの出力電圧はＤＣ−ＤＣコンバータ４ａの出力電圧よりも高いので、負荷消費電流が発生すると、必ずＤＣ−ＤＣコンバータ３ａから先に電流の出力を開始する。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａが最大許容電流値に達すると、ＤＣ−ＤＣコンバータ４ａが電流の出力を開始するが、その後に、負荷消費電流が増加すると、ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａが出力する最大許容電流値に加えて、負荷消費電流が増加に対応した電流値の増加量をＤＣ−ＤＣコンバータ４ａが出力する。

このように、図４に示す比較例では、直流電圧変換装置１が作動すると、常にＤＣ−ＤＣコンバータ３ａも作動し、そのためＤＣ−ＤＣコンバータ３の使用頻度は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４ａの使用頻度よりも著しく大きい。また、図２で示した負荷消費電流常用範囲がＤＣ−ＤＣコンバータ３ａの最大許容電流値以下であるとすれば、自動車の走行中には、ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａのみが作動し、ＤＣ−ＤＣコンバータ４ａは、作動しない。そのため、ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａの寿命は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４ａの寿命よりも著しく短くなる。よって、直流電圧変換装置１ａの寿命は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３ａの寿命に依存することになる。

これに対し、本実施の形態の直流電圧変換装置１によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ３，４の寿命を均等にし、直流電圧変換装置１の寿命を長寿命化することができる。また、信号送出部６の制御としては、単に、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電流を監視し、信号の送出をＯＮ／ＯＦＦするだけの簡単な制御で済む。そのため、信号送出部６と電流制限解除部５との間で、双方向通信のような高度な通信機能を持つ必要がなく、ごく簡単で安価な回路構成で信号送出部６を実現することができる。これは電流制限解除部５についても同様であり、単に、信号送出部６からの信号の有無を監視し、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の電流制限をＯＮ／ＯＦＦするだけの簡単な制御で済む。そのため、電流制限解除部５と信号送出部６との間で、双方向通信のような高度な通信機能を持つ必要がなく、ごく簡単で安価な回路構成で電流制限解除部５を実現することができる。

上述した実施の形態は、その要旨を逸脱しない限りにおいて様々に変更が可能である。たとえば、上述した実施の形態では、負荷消費電流平均値αを通年の平均値として説明したが、平均値の取り方はそれ以外であってもよい。たとえば、負荷消費電流平均値αをユーザが手動で変更できるようにしてもよい。または、自動車の負荷７の消費電流は、ライトを点灯する夜間の方が昼間よりも多くなるので、たとえば負荷消費電流平均値αを車載されている時計等の時刻情報に基づいて昼間と夜間とで自動的に変更してもよい。あるいは、自動車の負荷７の消費電流は、エアコンを使用する夏期の方が冬期よりも多くなるので、たとえば負荷消費電流平均値αを車載されている時計等のカレンダ情報に基づいて夏期と冬期等のような季節に応じて自動的に変更するようにしてもよい。

また、上述の実施の形態では、説明を分かり易くするために、ＤＣ−ＤＣコンバータ３，４の最大許容電流値を同じとして説明したが、ＤＣ−ＤＣコンバータ３，４の最大許容電流値は異なっていてもよい。

また、図１の例では、ＤＣ−ＤＣコンバータ３に内蔵する形で電流制限解除部５が設けられているが、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の外部に外付けで電流制限解除部５を設けてもよい。同様に、ＤＣ−ＤＣコンバータ４に内蔵する形で信号送出部６が設けられているが、ＤＣ−ＤＣコンバータ４の外部に外付けで信号送出部６を設けてもよい。

また、マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ３が複数設けられる構成を採用してもよい。このときスレーブ側のＤＣ―ＤＣコンバータ４は、たとえば１つでよい。この場合も複数のマスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４は、負荷消費電流常用範囲では、電流制限が効いているので、寿命を延ばすことができる。このようにマスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ３が複数設けられた場合の動作を図５を参照しながら説明する。

図５では、２個のマスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ３ａ，３ｂを有するので、これらをマスタ＃１側（実線）とマスタ＃２側（破線）と図示する。また、図５では、スレーブ側（一点鎖線）のＤＣ−ＤＣコンバータ４は、２個のマスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ３ａ，３ｂに対してそれぞれ信号を送出するので、これらの信号をスレーブ側信号＃１とスレーブ側信号＃２と図示する。なお、２個のマスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータ３ａ，３ｂと１個のスレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４を有する直流電圧変換装置１を直流電圧変換装置１ａとする。

図５に示す例では、マスタ側＃１のＤＣ−ＤＣコンバータ３ａの出力電圧がマスタ側＃２のＤＣ―ＤＣコンバータ３ｂの出力電圧よりも高く、マスタ側＃２のＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂの出力電圧がスレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電圧よりも高い。

これによれば図５に示すように、３つのＤＣ−ＤＣコンバータ３ａ，３ｂ，４の負荷の均等化を図るため、マスタ側電流制限値をα／３とする。負荷消費電流が生じると、まず３つのＤＣ−ＤＣコンバータ３ａ，３ｂ，４の中で最も出力電圧が高いマスタ側＃１のＤＣ−ＤＣコンバータ３ａが電流制限状態で出力を開始する。

負荷消費電流がα／３まで増加すると、３つのＤＣ−ＤＣコンバータ３ａ，３ｂ，４の中で２番目に出力電圧が高いマスタ側＃２のＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂが電流制限状態で出力を開始する。

負荷消費電流がさらに増加して２α／３に達すると、３つのＤＣ−ＤＣコンバータ３ａ，３ｂ，４の中で最も出力電圧が低いスレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４が出力を開始する。

負荷消費電流がさらに増加してスレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４の最大許容電流値に達すると、スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４は、マスタ＃１側のＤＣ−ＤＣコンバータ３ａに対してスレーブ側信号＃１を送出する。

マスタ＃１側のＤＣ−ＤＣコンバータ３ａは、スレーブ側信号＃１を受信すると、電流制限を解除する。これにより、スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４の最大許容電流値と、マスタ＃１側のＤＣ−ＤＣコンバータ３ａの最大許容電流値とを加算した値の負荷消費電流を直流電圧変換装置１ａは、供給可能になる。このとき、スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電流は、マスタ＃１側のＤＣ−ＤＣコンバータ３ａの電流制限の解除に伴っていったん低下する。

負荷消費電流がさらに増加して、スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４の最大許容電流値と、マスタ＃１側のＤＣ−ＤＣコンバータ３ａの最大許容電流値とを加算した値の負荷消費電流に達すると、いったん低下したスレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４の出力電流値が再び最大許容電流値に達するので、スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４は、マスタ＃２側のＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂに対してスレーブ側信号＃２を送出する。

マスタ＃２側のＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂは、スレーブ側信号＃２を受信すると、電流制限を解除する。これにより、スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータ４の最大許容電流値と、マスタ＃１側のＤＣ−ＤＣコンバータ３ａの最大許容電流値と、マスタ＃２側のＤＣ−ＤＣコンバータ３ｂの最大許容電流値とを加算した値の負荷消費電流を直流電圧変換装置１ａは、供給可能になる。以上説明したのは負荷消費電流の増加局面であるが、負荷消費電流の減少局面については、既に説明した直流電圧変換装置１での説明から類推可能であるので説明は省略する。

また、上述の実施の形態では、信号送出部６は、信号送出期間では、連続的な信号を送出すると説明したが、電流制限解除部５の信号解析形態を変更すれば、断続的なパルス信号や信号送出の開始点と終了点にトリガ信号を１回ずつ送出する構成であってもよい。

また、上述の実施の形態では、直流電圧変換装置１を車載用として説明したが、直流電圧変換装置１は、車載用以外でも様々な用途に使用することができる。

また、上述した電流制限値は、負荷消費電流平均値の半分の電流値としているが、かかる「負荷消費電流平均値の半分の電流値」は、多少の誤差を含む値であってもよい。

１…直流電圧変換装置、２…直流電源、３…ＤＣ−ＤＣコンバータ（マスタ側）、４…ＤＣ−ＤＣコンバータ（スレーブ側）、５…電流制限解除部（電流制限解除手段）、６…信号送出部（信号送出手段）、７…負荷

Claims (5)

1. 直流電源の電圧を異なる電圧に変換する複数のＤＣ−ＤＣコンバータが並列に接続されると共に負荷が消費する負荷消費電流を供給する直流電圧変換装置において、
   複数のＤＣ−ＤＣコンバータのうちのいずれかの前記ＤＣ−ＤＣコンバータをスレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータとし、その他の前記ＤＣ−ＤＣコンバータをマスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータとし、
   前記マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータは、出力電圧が前記スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧よりも高く設定されると共に、前記負荷消費電流の平均である負荷消費電流平均値の半分の電流値であり予め設定された最大許容電流値よりも小さい電流値が電流制限値として設定される、
   ことを特徴とする直流電圧変換装置。
2. 請求項１記載の直流電圧変換装置において、
   前記マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータは、前記スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータからの信号に応じて前記電流制限値の設定を解除する電流制限解除手段を有し、
   前記スレーブ側のＤＣ−ＤＣコンバータは、出力電流値が予め設定された最大許容電流値に達したときに、前記マスタ側のＤＣ−ＤＣコンバータの前記電流制限解除手段に対して電流制限値の設定を解除する信号を送出する信号送出手段を有する、
   ことを特徴とする直流電圧変換装置。
3. 請求項１または２記載の直流電圧変換装置において、
   前記負荷消費電流平均値を変更する手段を有する、
   ことを特徴とする直流電圧変換装置。
4. 直流電源の電圧を異なる電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、
   出力電圧が自身よりも低く、自身に対して所定の信号を送出する他のＤＣ−ＤＣコンバータと並列接続され、
   負荷消費電流の平均である負荷消費電流平均値の半分の電流値であり予め設定された最大許容電流値よりも小さい電流値が電流制限値として設定され、前記他のＤＣ−ＤＣコンバータから送出される前記所定の信号を受信すると前記電流制限値の設定を解除する電流制限解除手段を有する、
   ことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
5. 直流電源の電圧を異なる電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、
   出力電圧が自身よりも高く、自身が送出する信号を受信して電流制限値の設定を解除する他のＤＣ−ＤＣコンバータと並列接続され、
   出力電流値が予め設定された最大許容電流値に達したときに、前記他のＤＣ−ＤＣコンバータに対して前記電流制限値の設定を解除する信号を送出する信号送出手段を有する、
   ことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。

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